挤压铸造Mg-Al-RE-Ca系镁合金显微组织及腐蚀行为的研究

发布时间：2020-10-01 16:37

　　 Mg-Al-RE-Ca系镁合金作为耐热性能较好的合金,目前的研究主要集中在合金的室温力学性能、高温力学性能及高温蠕变性能上,对该系列合金的腐蚀行为研究较少,特别是针对不同腐蚀环境下合金的腐蚀行为。因此,研究低稀土Mg-Al-RE-Ca系镁合金的腐蚀机理,对于推进该合金的应用有着重要的价值。本文采用X-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及静态失重试验和电化学测试等研究设备及方法,以不同的Ca和混合稀土含量的低稀土Mg-Al-RE-Ca为研究对象,系统研究了Ca及混合稀土元素对合金微观组织、腐蚀速率、电化学特性、腐蚀产物及腐蚀形貌的影响。同时选取其中耐蚀性能最好的两种合金,研究了不同腐蚀环境对合金腐蚀速率、电化学行为及腐蚀形貌的影响。(1)SEM和XRD结果显示:与AE42合金相比,Ca元素加入到Mg-4Al-0.5RE合金后,树枝状的Al_2Y和Al_(11)Ce_3相消失,取而代之的是弥散分布于α-Mg基体的颗粒状Al-RE相。随着Ca含量的增加,由溶解于β-Mg_(17)Al_(12)相的Ca元素转变为颗粒状的Al_2Ca相,以及细针状和骨骼状的(Mg,Al)_2Ca相。AE42合金的静态失重速率最快,随着Ca含量的增加,Mg-4Al-0.5RE-xCa合金的腐蚀速率先降低后升高。Mg-4Al-0.5RE-0.8Ca合金具有最佳的耐蚀性能,与AE42合金相比,该合金腐蚀速率降低了71.4%,且合金的阳极极化曲线出现明显的钝化现象。采用Ca替代RE元素提高合金的耐蚀性能可以归结为以下几点:RE元素的减少,降低了合金的阴极析出相的体积分数,导致形成微电池腐蚀的速率降低;随着Ca元素添加,生成的Al_2Ca及Mg_2Ca相具有更低的电势,使得析出相与α-Mg基体的电势差减小,导致合金发生电偶腐蚀的倾向变弱;Ca和RE氧化物构成的腐蚀膜更加稳定且致密,阻碍了Cl~-对镁基体的侵蚀。(2)0.5wt.%混合稀土(Y和Ce)添加到Mg-4Al-3Ca合金时,粗大的汉字状(Mg,Al)_2Ca相得到明显细化,并生成了稀疏的弥散分布于α-Mg基体中的颗粒状Al-RE相。随着RE元素的增加,形成了连续的Al_2Ca和Mg_2Ca的共晶体及弥散分布于α-Mg基体的杆状和颗粒状Al-RE相。当RE元素加入到Mg-4Al-3Ca合金中时,合金的腐蚀速率先显著降低而后略微上升。Mg-4Al-3Ca-0.5RE合金具有最佳的耐蚀性能,与AX43合金相比,腐蚀速率降低了89.5%,且Mg-4Al-3Ca-0.5RE合金阳极极化曲线表现出明显的钝化现象。混合稀土元素影响合金耐蚀性能归因于以下几点:微量RE元素的添加净化了合金组织,进一步达到去氢除氧除杂质的作用;微量的RE元素显著改变了合金的腐蚀膜,使得腐蚀膜变得稳定且致密,阻碍了Cl~-对合金表面的侵蚀;过量的RE会增加阴极析出相的体积分数,导致形成微电池腐蚀的速率升高。(3)在腐蚀初期,Mg-4Al-3Ca-0.5RE合金以丝状腐蚀为主,随着腐蚀反应的进行,腐蚀丝逐渐延伸,被腐蚀的区域作为腐蚀阴极,与腐蚀丝前端的镁基体发生电耦合反应,导致镁基体发生溶解反应。相同腐蚀情况下的Mg-4Al-0.5RE-0.8Ca合金以点蚀为主,随着浸泡时间的延长,点蚀坑逐渐纵向延伸,镁基体内部发生腐蚀,最终导致严重的局部腐蚀。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

图 1-1 挤压铸造工艺流程挤压铸造工艺具有以下优点[64]：（1）铸件致密度高 挤压铸造采用外加压力，能够实现流变补缩，所以铸件中常见的缩孔和缩松缺陷，同时铸件组织致密、晶粒细小。

图 2-1 课题采取的技术路线文首先探讨了 Ca 含量对低稀土 Mg-4Al-0.5RE-xCa (x=0.3, 0.8, 1.组织及腐蚀行为的影响。通过 OM、XRD、EPMA 及 SEM 对不的微观形貌、物相构成、合金表面元素分布等进行了研究，通过静

电化学测试系统工作示意图

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本文编号：2831703